数字逻辑 第十讲 数据选择器和分配器

答案+我名字查看考卷——作业提交1当前得分：15 分(总分：100 分)，折合成百分制共 15 分。

返回作业提交11.逻辑函数，请问其反函数 。

()()()[参考答案：] 分值：5 得分：分 系统自动批改于2019年9月19日 14点35分2. 有关异或逻辑的描述不正确的是 。

() 异或逻辑的反函数是同或逻辑 () 异或逻辑的对偶逻辑是同或逻辑() 一个逻辑变量和0异或得到的是其反函数 [参考答案：] 分值：5 得分：分 系统自动批改于2019年9月19日 14点35分3. 已知一个逻辑的最小项之和为F(, , )=∑m(0,4,7) ，以下哪个等式成立。

()()()[参考答案：] 分值：5得分：5分系统自动批改于2019年9月19日14点35分4. 下面所描述的逻辑函数表达式中，哪一种可以直接从真值表中得到，而无需其他中间步骤。

() 标准形式() 最简与或式() 与非-与非形式[参考答案：] 分值：5得分：5分系统自动批改于2019年9月19日14点35分5.下面有关最小项的描述正确的是。

()()()[参考答案：] 分值：5得分：0分系统自动批改于2019年9月19日14点35分6. 下面有关逻辑函数的描述中，正确的是。

() 逻辑函数的最小项之和是唯一的() 逻辑函数的最简与或表达式是唯一的() 逻辑函数的与非-与非逻辑表达式是唯一的[参考答案：] 分值：5得分：5分系统自动批改于2019年9月19日14点35分7. 请问或非逻辑的对偶关系是。

() 或非逻辑() 与非逻辑() 与或非逻辑[参考答案：] 分值：5得分：0分系统自动批改于2019年9月19日14点35分8.逻辑函数，请问其最小项之和为。

()()()[参考答案：] 分值：5得分：0分系统自动批改于2019年9月19日14点35分9. 逻辑函数Y(, , , )=∑m(0,2,4,6,9,13) + (1,3,5,7,11,15)的最简与或式为（）() +’’() ’+() +[参考答案：] 分值：5得分：0分系统自动批改于2019年9月19日14点35分10.逻辑函数Y的真值表如下：。

数据选择器与数据分配器的设计与仿真数据选择器与数据分配器的设计与仿真摘要：基于量⼦元胞⾃动机的双稳态特性和数字电路，本⽂探讨了4位数据选择器和4位数据分配器的设计⽅法，并利⽤QCADesigner仿真验证了其电路设计的正确性，对以后8位、16位或更⾼位的数据选择器与数据分配器具有⼀定的借鉴意义。

关键词：量⼦元胞⾃动机、数据选择器和数据分配器、QCADesigner仿真1、引⾔有研究认为，当电⼦器件的尺⼨达到70 nm 时, 由于功率耗散和相互连接等问题使得基于传统CMOS 技术的器件尺⼨的进⼀步减⼩变得不太可能[1]，这就需要发展⼀种不同于传统CMOS 的器件技术来使电⼦器件能继续朝纳⽶级⽅向发展。

近年来，有些学者提出量⼦元胞⾃动机(Quantum Cellular Automaton，QCA)的结构，它通过电⼦在量⼦元胞⾃动机上占据的位置来携带⼆进制信息⽽不是通过传统的电流开关来表⽰⼆进制信息。

量⼦细胞⾃动机的结构, 在⽤分⼦实现时, 其特征尺⼨仅为⼏纳⽶，具有低功耗、⾼集成度和⽆引线集成等优点, 将是新⼀代的电⼦元件之⼀。

然⽽，基于QCA实现数字逻辑系统，均需要展开⼤量的研究⼯作。

作为基于QCA数字逻辑系统的基础，需要有完整的逻辑单元库。

迄今，虽然有⼈提出了各种加法器[2-4]、乘法器[5]和其他电路[6]的设计，但是，数据选择器和数据分配器的设计还缺乏研究。

本⽂结合QCA和数字电路相关知识和化简思想的设计了数据分配器和数据选择器，并利⽤QCADesigner仿真验证了其电路设计的正确性。

此外，此电路设计中采⽤基本QCA器件组合和相同逻辑功能电路合并的思想，具有较强的普适性，对以后的电路设计也有⼀定的借鉴意义。

2、量⼦元胞⾃动机的基本元素QCA是由基本的逻辑器件组成的，这些基本量⼦器件主要有含有两个静电⼦的标准元胞和旋转元胞，每个元胞通过内部电⼦所处的位置定义它的极性，元胞之间极性的传递或改变是依靠两元胞间电⼦的库仑作⽤和元胞内电⼦的隧穿作⽤，每个元胞中的电⼦被⾼度极化，电⼦云密度沿元胞两个垂直的对⾓分布中的⼀个⽅向分布，⼀个元胞的极化能引起临近元胞的极化，从⽽实现数据的传递。

2017.0310.数字电路与系统-数据选择器分配器的理解数据选择器1.依照定义，数据选择器的核⼼在于选择⼆字上，要从⼀组输⼊信号中选择⼀个信号输出。

相当于多路到⼀路的开关，多路提供的是数据，可以假定输⼊的是D0~D7,⼋个数据，⾄于开关会打到哪个输⼊端上导致那⼀路数据输出，是有专门的控制端的。

从另⼀个⾓度来说，在光纤通信中相当于复接器，将多路低速的信号转变为⼀路⾼速的信号，怎么理解从低速到⾼速？这对于光纤传输确实是有效的，⾄少节省传输通路。

2.以视频的讲解来看，将多路低速数据变为⼀路⾼速数据就是在⼀段时间内，集中了多路数据中的所有数据。

具体怎么将多路并联数据集成⼀路串联数据？在⼀路⾼速数据的某⼀个时间段内，将时间段分成n个⼩段，每⼀⼩段时间都对应相应的低速数据信号，这样⼀来⼀路⾼速数据信号可以表征多路低速信号。

简单点讲，⼀路多速数据在单位时间内体现⼋位数据（假定输⼊的是D0~D7），⽽低速数据在单位时间内只体现⼀路数据。

从字⾯粗浅地理解来看，⼀路单位时间传送⼋位信号，⽽多路的输⼊单位时间只传输⼀位信号，明显⼀路的传输速度是快的，⽽D0~D7传输速度是慢的，速度体现在单位时间能够传输数据的数⽬上。

从后⾯的讲解看，数据选择器是实现了逻辑函数表达式，单⼑多掷开关在控制端的指挥下，将多路信号整合在了⼀起（多个变量相与，再进⾏下⼀步运算）多路数据选择器的基本思想就是，将多路信号整合到⼀路信号上，但是怎么整合需要有控制端，控制端能控制的选择的数⽬必须包含所有的输⼊端的数⽬，如果假定的输⼊端数⽬是D0~D7，⼋个端⼝，那么控制端必须是3位⼆进制。

3.双四选⼀的74153数据选择器，它实际上是共⽤了两个地址端（也就是控制端）。

我可以理解为两个四选⼀数据选择器集合在⼀起，“双”代表有两个四选⼀数据选择器。

从这⾥开始讲解实际的数据选择器模块。

双四选⼀74153数据选择器数据输⼊端哪⼀个被送出去，是由地址端决定的，同时在逻辑图中配备有⼀个使能端E N，这个使能端决定了数据选择器输出还是不输出，enable。

实验四_数据选择器和数据分配器实验四数据选择器和数据分配器⼀、实验⽬的1. 掌握数据选择器和数据分配器的⼯作原理和特点；2. 熟悉数据选择器、数据分配器的管脚排列和逻辑功能；3. 熟悉数据选择器、分配器的扩展⽅法。

⼆、预习要求1. 复习有关数据选择器和数据分配器的章节；2. 按实验内容的要求，做好实验预习报告，画好实验线路图和记录表格。

三、实验设备与器件1. TDN-DS 数字逻辑电路/数字系统设计教学实验系统。

2. 74LS151和74LS138各⼀⽚。

3. 数字万⽤表，连接导线若⼲。

四、实验的原理数据选择器⼜叫多路开关，其基本功能相当于多位开关，其集成电路有“四选⼀”、“⼋选⼀”、“⼗六选⼀”等多种类型。

我们以“⼋选⼀”数据选择器74LS151为例进⾏实验论证。

数据选择器的应⽤很⼴，它可实现任何形式的逻辑函数、将并⾏码变成串⾏码和组成数码⽐较器等。

例如在计算机数字控制装置和数字通信系统中，往往要求将并⾏形式的数据转换成串⾏的形式。

若⽤数据选择器就能很容易完成这种转换。

只要将欲变换的并⾏码送到数据选择器的信号输⼊端，使组件的控制信号按⼀定的编码（如⼆进制码）顺序依次变化，则可在输出端获得串⾏码输出，如图1所⽰。

CB ASQ 0Q 1Q 2并⾏数据输⼊选通D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0串⾏数据输出Y⼆进制计数器数据选择器图4-1 变并⾏码为串⾏码的⽰意图数据分配器实际上其逻辑功能与数据选择器相反，它的功能是使数据由⼀个输⼊端向多个输出端中的某⼀个进⾏传送，它的电路结构类似于译码器，所不同的是多了⼀个输⼊端。

若数据分配器的输⼊端恒为1，它就成了译码器。

实际上，我们可以⽤译码器集成电路充当数据分配器。

例如，⽤2-4线译码器充当四路数据分配器，3-8线译码器充当⼋路数据分配器。

具体是将译码器的译码输出充当数据分配器输出，⽽将译码器的使能输⼊充当数据分配器的数据输⼊。

数据选择器和分配器组合起来，可实现多路分配，即在⼀条信号线上传输多路信号，图4-2即为多路信号的⽰意图。

2017.0313.数字电路与系统-数据选择器分配器的理解数据分配器1.数据分配器是数据选择器的逆过程。

2.1-4路的数据分配器，这是个设计组合电路的过程。

⾸先，我们先明确1-4路的数据分配器的功能：⼀路串⾏输⼊数据，输出四路数据。

控制信号（地址信号）地址信号是和⼀路串⾏输⼊数据连在⼀起构成函数表达式么？数据⽐较器1.顾名思义，这个逻辑电路就是⽤来进⾏两个数值间的⽐较的，⽐较的结果有三种，⼤于，⼩于，等于。

每次⽐较两个数值时，总会在这三种情况中出现⼀种。

这说明逻辑电路的设计过程中要注意的问题，每⼀个逻辑电路都是由不同的输⼊变量和不同的输出变量组成，然后要明确输⼊变量有哪⼏个，输出变量有哪⼏个，同时，每⼀个输出变量的函数表达式都是由所有输⼊变量组成的，⽽这些逻辑函数的表达式很多时候就是之前常见的逻辑功能，同或，异或.......最常见的写逻辑函数表达式的⽅法就是依照真值表写标准的与或式（最⼩项表达式）。

这⾥还要说明的⼀点就是，当有多个输出时，在画逻辑图是需要共⽤所有输⼊，所有的输出在同⼀张逻辑图上表⽰出来。

2.前述的是两个⼀位的数值之间的⽐较，每⼀个都是取0或1。

接着⼜谈论到两个⼆位的数值之间的⽐较，所有的输⼊数据均是⼆进制的0或1，在计算机⾥，所有的数据均是⽤⼆进制来表⽰的，⽆论是⽂字，图⽚还是数值均是⽤⼆进制代码来表⽰的，这⾥进⾏数制上的⽐较，⼀定是计算机将⼗进制的数字转变成了⼆进制，所有的数据输⼊计算机时都要被转化成⼆进制的编码，区别在于数值被转化后，是具有权位的⼆进制数码。

3.⼀位的数值⽐较器是两个⼀位的数值在⽐较，⼆位的数值⽐较器是两个⼆位的数值在⽐较，以此类推，随着位数不断的增加，再通过真值表的⽅法来⽐较显得很⿇烦。

第⼆次理解数据⽐较器和校验器数据⽐较器1.数值⽐较器最常见的是对两个数值A和B⼤⼩进⾏⽐较，但是我们是不清楚A,B的具体数值，或者说，任意两个数值间进⾏⽐较，⽐较过后会产⽣三种结果。